无线通信是利用电磁波作为载体,在没有固定物理介质的情况下传输信息的技术。Andrea Goldsmith所著的《Wireless Communications》是一本在2005年出版的经典教材,该书详细介绍了无线通信领域的基础知识、技术问题、现有系统、无线电频谱分配、路径损耗和阴影衰落等多个方面的内容。该教材适合从事无线通信研究和实践的专业人士参考使用。
1. 无线通信的历史与愿景
无线通信的历史可以追溯到19世纪末的无线电波的发现。无线通信技术从最初的无线电报到现在的4G/5G移动通信技术,经历了长时间的发展。无线通信的愿景是实现高速度、大容量、广覆盖范围、低成本和低能耗的通信系统,使人们能够在任何时间、任何地点接入到互联网或与他人通信。
2. 无线通信的关键技术问题
无线通信面临的技术问题包括频谱资源的高效利用、多用户干扰的管理、无线信号传播环境的适应、信号的编码和调制技术、能量的有效使用等方面。这些技术问题的解决是无线通信技术进步的关键。
3. 现有无线系统介绍
现有无线系统涵盖了广泛的技术和应用,包括蜂窝电话系统、无绳电话、无线局域网(Wireless LANs)、广域无线数据服务、宽带无线接入、寻呼系统、卫星网络、低成本低功耗无线技术(如蓝牙和Zigbee)以及超宽带无线技术等。
4. 无线电频谱的分配方法
无线电频谱的分配是无线通信系统能否正常工作的重要因素。分配方法包括静态分配、动态分配和集中式分配等。频谱的有效分配对于避免信号干扰、提高通信质量和频谱利用率具有重要意义。
5. 路径损耗与阴影衰落
在无线通信中,信号强度会随着传播距离的增加而减弱,这就是路径损耗。路径损耗模型可以帮助我们预测和计算信号在空间中传播时的衰减情况。阴影衰落是指由于地形、建筑物等因素对无线信号传播产生遮挡,导致接收信号强度的随机波动。本书中提到的路径损耗模型包括自由空间路径损耗、两径模型、一般射线追踪模型、局部平均接收功率、十径模型(介电峡谷模型)、奥姆拉模型、Hata模型、COST231对Hata模型的扩展、分段线性(多斜率)模型、室内衰减因子以及简化的路径损耗模型等。这些模型对于无线网络设计、频谱管理、信号覆盖规划等方面有着重要的应用价值。
6. 实证路径损耗模型
实证路径损耗模型是基于测量和统计分析得到的,能够描述信号在特定环境下的衰减特性。这些模型包括奥姆拉模型、Hata模型及其 COST231扩展模型、以及分段线性(多斜率)模型等。
《Wireless Communications》这本教材,从无线通信的基本概念出发,深入探讨了无线技术的发展历程、技术愿景、面临的技术问题、当前的无线系统分类和应用情况,以及无线电频谱的分配方法和路径损耗模型等内容。书中还涵盖了大量实证路径损耗模型,这些都是无线通信领域学者和工程师必须掌握的基础和关键知识点。教材的作者Andrea Goldsmith在斯坦福大学的深厚学术背景,确保了书籍内容的权威性和实用性。对于从事无线通信领域的研究者和工程师而言,这本书是一份宝贵的参考资料。